Alternatif enerji. Ev ısıtması için ısı pompaları

Şu anda tüm kıtalarda güneş enerjisinin kullanımına yönelik araştırmalar yapılıyor. 2020 yılına kadar ülkenin enerji ihtiyacının %10 ila %30'unu, 2010 yılında ise %3'ünü güneş enerjisi kurulumları yoluyla karşılamayı planlıyorlar. 68 ülkede ulusal güneş enerjisi geliştirme programları kabul edilmiştir.

Dünya atmosferinin dış sınırlarına ulaşan güneş ışınımı yılda 5,6 106 EJ (P = 17 milyar kW) enerji taşır. Bu enerjinin yaklaşık %65'i yüzeyin ısıtılması, buharlaşma-sedimantasyon döngüsü, fotosentezin yanı sıra dalgaların oluşumu, hava ve okyanus akıntıları ve rüzgar için harcanır, güneş enerjisinin %35'i yansıtılır. Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisi akışı, şu anda dünyada organik yakıtlar ve uranyum kullanılarak üretilen toplam enerjinin 9 bin katıdır.

Güneş enerjisinin birçok avantajı bulunmaktadır. Her yerdedir, neredeyse tükenmezdir ve sonsuz uzun bir süre boyunca aynı biçimde mevcuttur. İnsanlığın 2100 yılında enerji ihtiyacını karşılayabilmesi için Dünya'ya düşen güneş enerjisinin %0,1'inden daha azını, yani çöle düşen güneş enerjisinin kırkda birinden daha azını kullanması yeterli olacaktır. Ancak güneş enerjisinin akı yoğunluğu düşüktür (800-1000 W/m2), yoğunluğu gün boyunca değişir, mevsime vb. bağlı olarak değişir. Hem gelen hem de saçılan güneş enerjisinin doğrudan türleridir. Güneş enerjisinin dolaylı formları rüzgar, dalga, gelgit, okyanus termal değişimleri, hidroelektrik ve fotosentetik enerjiyi içerir.

Geleneksel olarak güneş enerjisi kullanımının dört alanı ayırt edilebilir: termal, fotovoltaik, biyolojik ve kimyasal. Termal mühendislik yönü (güneş enerjisiyle ısı temini), özel toplayıcı cihazlarda sıradan veya konsantre güneş ışınlarıyla su gibi soğutucuların ısıtılmasına dayanmaktadır. Bu yöntem ABD'de, Japonya'da, ülkemizin güney bölgelerinde tuzdan arındırma ve sıcak su üretimi, kışın binaları ısıtmak ve yazın soğutmak, çeşitli ürün ve malzemeleri kurutmak, termal dönüştürücülere güç sağlamak için pratik uygulama bulmaya başladı. , vb. Günümüzün verimliliğiyle bile güneş kollektörleri, 56. enlemde (yaklaşık olarak Moskova enlemi) bulunan alanlara kadar ekonomik olarak uygun olabilir. Birçok ülkede elektrik enerjisinin fotovoltaik kullanımına büyük önem verilmektedir.

Yarı iletkenlerin fiziği ve kimyasında son 10 - 20 yılda yapılan keşifler burada önemli ilerlemelere yol açtı. Temel olarak, artık uzay gemilerinde yaygın olarak kullanılan güneş pilleri olan fotoelektrik dönüştürücüler oluşturuldu. Pil verimliliği %12-15'tir ve laboratuvar numunelerinde (%28-29) önemli ölçüde daha iyi sonuçlar elde edilmiştir.

Teorik çalışmalar, hacim fotoelektrik etkisini kullanarak değişken bant aralığına sahip yarı iletken yapılarda %90'a yakın bir verim elde etmenin temel olasılığı hakkında sonuçlara varılmasına yol açmıştır. Bununla birlikte, yarı iletken dönüştürücülerin toprak bazlı enerjide yaygın kullanımı, hala yüksek maliyetleri nedeniyle engellenmektedir (güneş panelleri ile elektrik üretmenin maliyeti, geleneksel yöntemlere göre daha yüksektir). Sonuç olarak, buradaki ana yönlerden biri, örneğin film ve organik yarı iletkenlerin kullanılmasıyla daha ucuz dönüştürücülerin ve bunların üretimi için daha ucuz teknolojilerin geliştirilmesidir.

Termal (sıcak yer altı) sularına dayalı jeotermal enerji, jeotermal termik santrallerin kurulduğu ABD, İtalya ve Japonya'da oldukça yoğun bir şekilde gelişmektedir. Rusya'da Kamçatka, Sakhalin ve Kuril Adaları'nda büyük, Kafkasya'da ise daha küçük jeotermal enerji kaynakları mevcuttur. Jeotermal enerji tarımda (seraların ısıtılması) ve belediye (sıcak su temini) çiftliklerinde kullanılabilir. Dağıstan, İnguşetya, Krasnodar ve Stavropol bölgeleri ile Kamçatka'daki bazı yerleşim yerleri jeotermal su kaynağına bağlıdır.

Okyanuslar, su sütununun derinliğinde termal enerji (radyasyon, suyun üst ve alt katmanlarının sıcaklıkları) ve ayrıca okyanus akıntılarının, deniz dalgalarının ve gelgitlerin enerjisi şeklinde muazzam bir potansiyel içerir. Dünyada gelgit enerji santralleri (TPP'ler) üzerinde çalışmalar en gelişmiştir. 1966'da Fransa'da yılda 500 milyon kWh elektrik üreten Rance enerji santrali, 1968'de Rusya'da - Kislogubskaya GTPP, 1984'te Kanada'da 20 MW kapasiteli bir enerji santrali inşa edildi.

Organik atıkların işlenmesinden elde edilen biyokütle enerjisinin üretimi umut vericidir. Hayvancılık çiftlikleri, domuz çiftlikleri, kümes hayvanları çiftlikleri, belediye atık suları, evsel atıklar ve ağaç işleme endüstrisi atıklarından kaynaklanan organik atıklardan yakıt ve kompost (organik gübre) olarak kullanılabilecek biyogaz ve etanol üretimine yönelik teknolojiler geliştirilmiştir.

Geçen yıl dünya çapında her gün 500.000 güneş paneli kuruldu. Çin'de her saat iki rüzgar türbini devreye alındı. Enerji piyasasındaki güç dengelerini kökten değiştirecek eşi benzeri görülmemiş bir “yeşil” devrim gözlerimizin önünde gerçekleşiyor. Güneş panellerinin kurulum hızı tüm rekorları kırıyor. Ve bu sadece başlangıç, çünkü yel değirmenlerinin ve hatta güneş panellerinin maliyeti sürekli düşüyor.

Uluslararası Enerji Ajansı uzmanları, 2015 yılının en son gerçek verilerine dayanarak, dünyada alternatif enerjinin gelişimi için beş yıllık bir tahmin yapmak zorunda kalıyor. Gelecek beş yıl için yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen kapasiteye ilişkin tahmin önemli ölçüde artırıldı.

Uluslararası Enerji Ajansı İcra Direktörü Fatih Birol, "Yenilenebilir kaynakların etkisi altında küresel enerji piyasalarında bir dönüşüm görüyoruz" dedi. Artışın kısmen güneş ve rüzgar enerjisi santrallerine yönelik ekipman fiyatlarındaki çarpıcı düşüşten kaynaklandığını kabul etti. Beş yıl önce bugünkü gibi fiyatlar “hayal edilemezdi”. Böylece rüzgar enerjisi santrali kurmanın maliyeti 2010'dan 2015'e yüzde 30 düştü, büyük güneş enerjisi santrallerinin maliyeti ise üç katına çıktı.

Elektrik üretiminin ana kaynakları hâlâ kömür ve petrol gibi fosil yakıtlardır, ancak bu arkaik teknolojilerin geliştirilmesindeki ilerleme, güneş ve rüzgar enerjisi alanındaki ilerlemeyle karşılaştırılamaz.

Ajans, önümüzdeki beş yıl içinde rüzgar türbinleri ve güneş enerjisi santrallerinin maliyetlerinde sırasıyla yüzde 15 ve yüzde 25 oranında daha fazla azalma öngörüyor. Görünüşe göre bu oldukça ihtiyatlı bir tahmin. Güneş ve rüzgar enerjisindeki daha hızlı büyüme nedeniyle tahminlerin yeniden revize edilmesi gerekmesi oldukça muhtemel. Rapor Orta Vadeli Yenilenebilir Enerji Piyasası Raporu 2016 2015'ten 2021'e kadar olan döneme adanmıştır. Bu döneme ilişkin tahmin ise %13 oranında yukarı yönlü revize edildi. Uzmanlara göre bu dönemde kurulu güç 730 GW değil, 825 GW artacak. Bunun nedeni Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Hindistan ve Meksika'da daha katı mevzuatın benimsenmesidir.

Geçtiğimiz yıl dünyada 153 GW enerji kapasitesi kuruldu. Bunların yarısından fazlasını güneş enerjisi santralleri (49 GW) ve rüzgar santralleri (63 GW) oluşturuyor. Kanada gibi bazı G8 ülkelerinin ürettiğinden daha fazla kapasite devreye alındı.

Güneş ve rüzgar santralleri yıl içinde kömür, gaz ve nükleer santrallerden daha fazla kapasite ekledi. Bu başarı, yenilenebilir doğal kaynakların kömürü geride bırakarak kurulu güç artışında dünyada ilk sıraya yerleşmesini sağladı.

Alternatif enerjide “kurulu güç” oldukça keyfi bir gösterge. Güneş 24 saat parlamaz ve rüzgar farklı yönlerde değişen hızlarda esmektedir. Bu nedenle yenilenebilir kaynaklardan fiili elektrik üretimi kurulu kapasitenin çok altındadır. Bu gösterge açısından yenilenebilir kaynaklar oldukça geride kalıyor.

2014 yılında yakıt türüne göre elektrik üretimi. Kaynak:

Görünen o ki, elektrik üretiminde fosil yakıtları geçmek için, faktörüşimdikinden daha fazla üretilen güç.

Yakıt türüne (TWh) göre 1971'den 2014'e kadar dünya elektrik üretimi. Kaynak: Temel dünya enerji istatistikleri 2016, Uluslararası Enerji Ajansı

Uluslararası Enerji Ajansı'nın 2015 yılı son verilerine göre kömür, küresel elektrik üretiminin %39'unu, hidroelektrik dahil tüm yenilenebilir kaynaklardan ise yalnızca %23'ünü sağlıyor. Tahmine göre yenilenebilir kaynakların payı 2021 yılına kadar %28'e çıkacak. Bu durumda yenilenebilir kaynaklar 7.600 TWh'den fazla elektrik üretecek; bu, ABD ve Avrupa Birliği ülkelerinin toplamından daha fazla elektrik üretiyor.

Bazı ülkelerde yenilenebilir enerjiyi destekleyen daha sıkı mevzuatın kabul edilmesi, yalnızca BM İklim Değişikliği Sözleşmesi kapsamındaki Paris Anlaşması'nın tahmin edilenden bir yıl önce onaylanmasıyla sınırlı değil. Bu aynı zamanda bazı ülkelerdeki ciddi çevre sorunlarından da kaynaklanmaktadır. Örneğin, Çin'deki şiddetli hava kirliliği nedeniyle ülke artık alternatif enerjiyi aktif olarak teşvik etmeye çalışıyor. Şu anda dünyanın yeni yenilenebilir enerji kapasitesinin yaklaşık %40'ı Çin'den geliyor (rüzgar tesislerinin %50'si dahil).

Ancak uzmanlar, alternatif enerjide öngörülen büyümenin ağırlıklı olarak hükümet desteğine bağlı olduğu ve bu desteğin ülkeden ülkeye değiştiği konusunda uyarıyor. Güneş ve rüzgar enerjisinin kesintili yapısı da operatörler için bazı riskler oluşturmaktadır.

Ancak artık dünya çapında yenilenebilir enerji santralleri devreye giriyor. Daha fosil yakıtlardan daha fazladır. Avrupa Birliği ve Amerika Birleşik Devletleri'nde alternatif enerjinin kurulu kapasitesi yıllık olarak ekonominin yeni ihtiyaçlarını aşmaktadır. Yani artık kömür ve gaz kullanarak yeni termik santral kurmanın bir anlamı yok, eskileri de kademeli olarak kapatılabilir.

Uluslararası Enerji Ajansı'ndan uzmanlar, genel olarak, fiyatlardaki düşüş ve büyüme oranları çok etkileyici olsa da, güneş ve rüzgar enerjisinin kullanımının küresel çevre hedeflerine ulaşmaya gerçekten yardımcı olması için enerji ve ulaşım alanında ciddi adımların atılması gerektiğini söylüyor.

Alternatif enerji, kaynağı alıştığımız kaynaklardan farklı olan enerjidir (kömür, gaz, nükleer yakıt, petrol vb.); daha çok sınırlı fosil yakıt kaynakları ve atmosfere zararlı sera gazı emisyonlarının varlığı bağlamında kullanılır. Nispeten yeni bir endüstri olan alternatif enerji (örneğin kömürden daha az verimli ancak daha temiz bir şey aramaya gerek olmadığından) çok sayıda destekçi bulamıyor, ancak ona geçiş kaçınılmaz. Büyük miktarlarda elektrik üretmenin (veya daha doğrusu depolamanın), hidrojeni ve diğer elementleri kullanmanın, geleneksel kaynakların yerine etkili güneş enerjisi veya termonükleer enerji kullanmanın yollarını bulduğumuzda, dünya tanınmayacak kadar değişecek.

Çin'in Hefei şehrinde, 2006'dan bu yana, mevcut olanın enerji ürettiği nükleer füzyon sürecini simüle edecek bir "yapay güneş" geliştirilmeye devam ediliyor. Alternatif ve sınırsız bir enerji kaynağı elde etmek için bilim adamları, tokamak adı verilen özel bir oda içinde sıcaklıkları kaydetmek için plazmayı ısıtıyorlar. Kasım ayında araştırmacılar plazmayı 100 milyon santigrat dereceye kadar ısıtmayı başardılar ve artık Çin “Güneşinin” 2019 yılında tamamen tamamlanacağı biliniyor.

Doğal yakıt rezervleri sınırsız değildir ve enerji fiyatları sürekli artmaktadır. Katılıyorum, bölgenizdeki gaz ve elektrik tedarikçilerine bağlı kalmamak için geleneksel enerji kaynakları yerine alternatif enerji kaynakları kullanmak güzel olurdu. Ama nereden başlayacağınızı bilmiyor musunuz?

Yenilenebilir enerjinin ana kaynaklarını anlamanıza yardımcı olacağız - bu materyalde en iyi eko-teknolojileri inceledik. Alternatif enerji, geleneksel güç kaynaklarının yerini alabilir: Bunu kendi ellerinizle üretmek için çok etkili bir kurulum oluşturabilirsiniz.

Makalemizde bir ısı pompası, rüzgar jeneratörü ve güneş panellerinin montajının basit yöntemleri tartışılıyor ve sürecin ayrı ayrı aşamalarının fotoğraf çizimleri seçiliyor. Netlik sağlamak için, malzemeye çevre dostu tesislerin üretimi ile ilgili videolar sağlanmaktadır.

“Yeşil teknolojiler” pratik olarak ücretsiz kaynakların kullanımı yoluyla hane maliyetlerini önemli ölçüde azaltacaktır.

Antik çağlardan beri insanlar günlük yaşamda, eylemi doğa güçlerini mekanik enerjiye dönüştürmeyi amaçlayan mekanizmalar ve cihazlar kullanmışlardır. Bunun çarpıcı bir örneği su değirmenleri ve yel değirmenleridir.

Elektriğin ortaya çıkışıyla birlikte jeneratörün varlığı, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeyi mümkün kıldı.

Su değirmeni, işi gerçekleştirmek için bir kişinin varlığını gerektirmeyen otomatik pompanın öncüsüdür. Çark suyun basıncı altında kendiliğinden döner ve bağımsız olarak su çeker.

Günümüzde rüzgar kompleksleri ve hidroelektrik santralleri tarafından önemli miktarda enerji üretilmektedir. İnsanlar rüzgar ve suyun yanı sıra biyoyakıtlar, dünyanın iç kısımlarının enerjisi, güneş ışığı, gayzer ve volkanların enerjisi ve gelgitlerin gücü gibi kaynaklara da erişebilirler.

Aşağıdaki cihazlar günlük yaşamda yenilenebilir enerji üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır:

Hem cihazların hem de kurulum çalışmalarının yüksek maliyeti, birçok kişinin görünüşte bedava enerji almasını engelliyor.

Geri ödeme 15-20 yıla ulaşabilir, ancak bu kendinizi ekonomik beklentilerden mahrum bırakmak için bir neden değildir. Tüm bu cihazlar bağımsız olarak yapılabilir ve kurulabilir.

Bir alternatif enerji kaynağı seçerken, kullanılabilirliğine odaklanmanız gerekir, ardından minimum yatırımla maksimum güce ulaşılacaktır.

Ev yapımı güneş panelleri

Hazır bir güneş paneli çok paraya mal olur, bu nedenle herkes satın alma ve kurulumunu karşılayamaz. Paneli kendiniz yaparak maliyetler 3-4 kat azaltılabilir.

Bir güneş paneli oluşturmaya başlamadan önce her şeyin nasıl çalıştığını anlamalısınız.

Resim Galerisi

Güneş enerjisi tedarik sisteminin çalışma prensibi

Sistemin her bir öğesinin amacını anlamak, sistemin işleyişini bir bütün olarak hayal etmenize olanak sağlayacaktır.

Herhangi bir güneş enerjisi besleme sisteminin ana bileşenleri:

• Bir güneş paneli. Bu, güneş ışığını bir elektron akışına dönüştüren tek bir bütün halinde birbirine bağlanan bir elementler kompleksidir.
• Piller. Biri uzun süre yeterli olmayacak, bu nedenle sistemde bir düzine kadar bu tür cihaz bulunabilir. Pil sayısı tüketilen güce göre belirlenir. Gelecekte sisteme gerekli sayıda güneş paneli eklenerek akü sayısı artırılabilir;
• Solar şarj kontrolörü. Bu cihaz, pilin normal şekilde şarj edilmesini sağlamak için gereklidir. Temel amacı pilin tekrar şarj edilmesini önlemektir.
• Çevirici. Akımı dönüştürmek için gerekli bir cihaz. Piller düşük voltajlı akım sağlar ve invertör bunu işlevsellik için gereken yüksek voltajlı akıma, yani çıkış gücüne dönüştürür. Bir ev için çıkış gücü 3-5 kW olan bir invertör yeterli olacaktır.

Güneş panellerinin temel özelliği yüksek gerilim akımı üretememeleridir. Sistemin ayrı bir elemanı 0,5-0,55 V'luk bir akım üretebilmektedir. Bir güneş pili, 12 voltluk bir pili şarj etmek için yeterli olan 18-21 V'luk bir akım üretebilmektedir.

Bir invertörü, pilleri ve şarj kontrol cihazını hazır satın almak daha iyiyse, güneş panellerini kendiniz yapmak oldukça mümkündür.

Yüksek kaliteli bir kontrol cihazı ve doğru bağlantı, pillerin ve tüm güneş enerjisi istasyonunun özerkliğinin mümkün olduğu kadar uzun süre korunmasına yardımcı olacaktır.

Güneş pili yapmak

Pil yapmak için mono veya polikristal bazlı güneş fotoselleri satın almanız gerekir. Polikristallerin servis ömrünün tek kristallerden önemli ölçüde daha kısa olduğu dikkate alınmalıdır.

Ayrıca polikristallerin verimliliği %12'yi geçmezken, tek kristallerde bu rakam %25'e ulaşıyor. Bir güneş paneli yapabilmek için bu türden en az 36 adet eleman satın almanız gerekir.

Modüllerden bir güneş pili monte edilir. Her ev modülü 30, 36 veya 72 adet içerir. Maksimum voltajı yaklaşık 50 V olan bir güç kaynağına seri olarak bağlanan elemanlar

Adım #1 - Güneş paneli muhafazasının montajı

Çalışma, gövdenin imalatıyla başlar; bunun için aşağıdaki malzemeler gerekecektir:

• Tahta bloklar
• Kontrplak
• Pleksiglas

Kasanın altını kontrplaktan kesip 25 mm kalınlığındaki çubuklardan oluşan bir çerçeveye yerleştirmek gerekiyor. Tabanın boyutu güneş fotosellerinin sayısına ve boyutlarına göre belirlenir.

Çerçevenin tüm çevresi boyunca çubuklarda 0,15-0,2 m'lik artışlarla 8-10 mm çapında delikler açılmalıdır. Çalışma sırasında akü hücrelerinin aşırı ısınmasını önlemek için gereklidirler.

0,15-0,20 m aralıklarla doğru şekilde yapılmış delikler, güneş paneli elemanlarını aşırı ısınmadan koruyacak ve sistemin kararlı çalışmasını sağlayacaktır.

Adım #2 - Güneş paneli elemanlarının bağlanması

Kasanın boyutuna göre, güneş pilleri için alt tabakayı suntadan bir kırtasiye bıçağı kullanarak kesmek gerekir. Takarken, her 5 cm'de bir kare şeklinde düzenlenmiş havalandırma deliklerinin varlığının sağlanması da gereklidir. Bitmiş gövdenin iki kez boyanması ve kurutulması gerekir.

Güneş pilleri bir sunta altlık üzerine baş aşağı yerleştirilmeli ve kablolanmalıdır. Bitmiş ürünler zaten lehimli iletkenlerle donatılmamışsa, iş büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Ancak her durumda lehim sökme işleminin yapılması gerekmektedir.

Elemanların bağlantısının tutarlı olması gerektiği unutulmamalıdır. Başlangıçta, elemanlar sıralar halinde bağlanmalı ve ancak o zaman bitmiş sıralar, akım taşıyan baralara bağlanarak bir kompleks halinde birleştirilmelidir.

Tamamlandıktan sonra elemanlar ters çevrilmeli, beklendiği gibi yerleştirilmeli ve silikonla yerine sabitlenmelidir.

Elemanların her biri bant veya silikon kullanılarak alt tabakaya güvenli bir şekilde sabitlenmelidir; bu, gelecekte istenmeyen hasarların önlenmesini sağlayacaktır.

Daha sonra çıkış voltajını kontrol etmeniz gerekir. Yaklaşık olarak 18-20 V aralığında olmalıdır. Artık akü birkaç gün çalıştırılmalı ve akülerin şarj edilebilirliği kontrol edilmelidir. Ancak performansı kontrol ettikten sonra bağlantılar kapatılır.

Adım #3 - Güç kaynağı sisteminin montajı

Kusursuz işlevselliğine ikna olduktan sonra güç kaynağı sistemini monte edebilirsiniz. Cihazın daha sonraki bağlantısı için giriş ve çıkış kontak kabloları dışarıya çıkarılmalıdır.

Pleksiglastan bir kapak kesilmeli ve önceden delinmiş deliklerden kasanın yanlarına kendinden kılavuzlu vidalarla sabitlenmelidir.

Pil yapmak için güneş pilleri yerine D223B diyotlu bir diyot devresi kullanılabilir. Seri bağlı 36 diyottan oluşan bir panel 12 V sağlama kapasitesine sahiptir.

Boyanın çıkarılması için diyotların önce asetona batırılması gerekir. Plastik panele delikler açılmalı, diyotlar yerleştirilmeli ve kablolanmalıdır. Bitmiş panel şeffaf bir kasaya yerleştirilmeli ve kapatılmalıdır.

Doğru şekilde yönlendirilmiş ve monte edilmiş güneş panelleri, maksimum güneş enerjisi verimliliği sağlar ve sistemin bakımı kolay ve basittir.

Güneş paneli kurulumu için temel kurallar

Tüm sistemin verimliliği büyük ölçüde güneş pilinin doğru kurulumuna bağlıdır.

Kurulum sırasında aşağıdaki önemli parametreleri dikkate almanız gerekir:

1. Gölgeleme. Pil ağaçların veya yüksek yapıların gölgesine yerleştirilirse, normal şekilde çalışmamakla kalmayıp arıza da yapabilir.
2. Oryantasyon. Fotosellerdeki güneş ışığını en üst düzeye çıkarmak için pilin güneşe doğru yönlendirilmesi gerekir. Kuzey yarımkürede yaşıyorsanız panel güneye doğru yönlendirilmelidir, ancak güney yarımkürede yaşıyorsanız tam tersi.
3. Eğim. Bu parametre coğrafi konuma göre belirlenir. Uzmanlar panelin coğrafi enleme eşit bir açıyla kurulmasını öneriyor.
4. Kullanılabilirlik.Ön tarafın temizliğini sürekli izlemeniz ve toz ve kir tabakasını zamanında temizlemeniz gerekir. Kışın ise panelin biriken kardan periyodik olarak temizlenmesi gerekir.

Güneş paneli çalıştırılırken eğim açısının sabit olmaması tavsiye edilir. Cihaz, yalnızca güneş ışınlarının doğrudan kapağına yönlendirilmesi durumunda maksimum düzeyde çalışacaktır.

Yaz aylarında ufka 30 derecelik bir eğimle yerleştirmek daha iyidir. Kışın yükseltilip 70°'ye kurulması tavsiye edilir.

Güneş panellerinin bir dizi endüstriyel versiyonu, güneşin hareketini izlemeye yönelik cihazlar içerir. Evde kullanım için, panelin açısını değiştirmenize olanak tanıyan standları düşünebilir ve sağlayabilirsiniz.

Isıtma için ısı pompaları

Isı pompaları eviniz için mevcut en ileri teknolojik çözümlerden biridir. Onlar sadece en uygun değil, aynı zamanda çevre dostudur.

Operasyonları, tesislerin soğutulması ve ısıtılması için ödeme yapılmasıyla ilgili maliyetleri önemli ölçüde azaltacaktır.

Resim Galerisi

Isı pompalarının sınıflandırılması

Isı pompalarını devre sayısına, enerji kaynağına ve elde etme yöntemine göre sınıflandırıyorum.

Nihai ihtiyaçlara bağlı olarak ısı pompaları şunlar olabilir:

• Bir, iki veya üç devreli;
• Bir veya iki kapasitör;
• Isıtma imkanı veya ısıtma ve soğutma imkanı ile.

Enerji kaynağının türüne ve onu elde etme yöntemine bağlı olarak aşağıdaki ısı pompaları ayırt edilir:

• Toprak - su. Yılın zamanına bakılmaksızın, dünyanın eşit şekilde ısıtıldığı ılıman iklim bölgelerinde kullanılırlar. Kurulum için toprağın türüne bağlı olarak bir toplayıcı veya sonda kullanılır. Sığ kuyu açmak için izin alınmasına gerek yoktur.
• . Isı havadan toplanır ve suyun ısıtılmasına yönlendirilir. Kış sıcaklıklarının -15 derecenin altına düşmediği iklim bölgelerinde kurulum uygun olacaktır.
• . Kurulum, su kütlelerinin (göller, nehirler, yeraltı suyu, kuyular, çökeltme tankları) varlığına göre belirlenir. Böyle bir ısı pompasının verimliliği, soğuk mevsimde kaynağın yüksek sıcaklığından dolayı çok etkileyicidir.
• Su havadır. Bu kombinasyonda, aynı rezervuarlar bir ısı kaynağı olarak görev yapar, ancak ısı, bir kompresör aracılığıyla doğrudan tesislerin ısıtılması için kullanılan havaya aktarılır. Bu durumda su soğutucu görevi görmez.
• Zemin havadır. Bu sistemde ısı iletkeni topraktır. Yerden gelen ısı kompresör aracılığıyla havaya aktarılır. Enerji taşıyıcı olarak donmayan sıvılar kullanılır. Bu sistem en evrensel olarak kabul edilir.
• . Bu sistemin çalışması, bir odayı ısıtma ve soğutma özelliğine sahip bir klimanın çalışmasına benzer. Bu sistem, kazı çalışması veya boru hattı döşemesi gerektirmediği için en ucuzudur.

Isı kaynağının türünü seçerken, alanın jeolojisine, engelsiz kazı çalışmaları olasılığına ve boş alanın varlığına odaklanmanız gerekir.

Boş alan sıkıntısı varsa toprak, su gibi ısı kaynaklarını bırakıp havadan ısı almak zorunda kalacaksınız.

Sistemin verimliliği ve kurulum maliyetleri büyük ölçüde ısı pompası tipinin doğru seçimine bağlıdır.

Isı pompalarının çalışma prensibi, soğutucunun keskin bir şekilde sıkıştırılması sonucunda sıcaklıkta bir artış sağlayan Carnot döngüsünün kullanımına dayanmaktadır.

Kompresör üniteli (buzdolabı, dondurucu, klima) çoğu iklim kontrol cihazı aynı prensipte çalışır, ancak ters etkiyle çalışır.

Bu birimlerin odalarında uygulanan ana çalışma döngüsü ters etkiye sahiptir - keskin bir genleşmenin sonucu olarak soğutucu akışkanın daralması meydana gelir.

Bu nedenle, bir ısı pompası üretmenin en erişilebilir yöntemlerinden biri, iklim kontrol ekipmanlarında kullanılan ayrı fonksiyonel ünitelerin kullanımına dayanmaktadır.

Yani, bir ısı pompası yapmak için ev tipi bir buzdolabı kullanılabilir. Evaporatörü ve kondansatörü, ısı eşanjörlerinin rolünü oynayacak, termal enerjiyi ortamdan uzaklaştıracak ve onu doğrudan ısıtma sisteminde dolaşan soğutucuyu ısıtmaya yönlendirecektir.

Topraktan, havadan veya sudan gelen düşük dereceli ısı, soğutucuyla birlikte buharlaştırıcıya girer, burada gaza dönüşür ve ardından kompresör tarafından daha da sıkıştırılarak sıcaklığın daha da yükselmesine neden olur.

Hurda malzemelerden bir ısı pompası montajı

Eski ev aletlerini veya daha doğrusu bireysel bileşenlerini kullanarak bir ısı pompasını kendiniz monte edebilirsiniz. Bunun nasıl yapılabileceğine aşağıda bakalım.

Adım #1 - Kompresörü ve kondansatörü hazırlayın

Çalışma, işlevleri klimanın veya buzdolabının ilgili ünitesine atanacak olan pompanın kompresör kısmının hazırlanmasıyla başlar. Bu ünite, uygun olacağı çalışma odasının duvarlarından birine yumuşak bir süspansiyonla sabitlenmelidir.

Bundan sonra bir kapasitör yapmanız gerekir. 100 litrelik paslanmaz çelik tank bunun için idealdir. İçine bir bobin takmanız gerekiyor (eski bir klimadan veya buzdolabından hazır bir bakır boru alabilirsiniz.

Hazırlanan tank, bir öğütücü kullanılarak uzunlamasına iki eşit parçaya kesilmelidir - bu, bobinin gelecekteki kapasitörün gövdesine takılması ve sabitlenmesi için gereklidir.

Bobini yarımlardan birine taktıktan sonra, tankın her iki parçası da kapalı bir tank oluşturacak şekilde birbirine bağlanmalı ve kaynaklanmalıdır.

Kondansatörü yapmak için 100 litrelik paslanmaz çelik bir tank kullanıldı, bir öğütücü kullanılarak ikiye bölündü, bir bobin takıldı ve ters kaynak yapıldı.

Kaynak yaparken özel elektrotlar kullanmanız gerektiğini ve daha da iyisi argon kaynağı kullanmanız gerektiğini unutmayın, ancak bu, dikişin maksimum kalitesini sağlayabilir.

Adım #2 - bir evaporatör yapmak

Bir evaporatör yapmak için 75-80 litre hacimli kapalı bir plastik tanka ihtiyacınız olacak ve içine ¾ inç çapında borudan yapılmış bir bobin yerleştirmeniz gerekecek.

Bobin yapmak için 300-400 mm çapında bir çelik borunun etrafına bakır boru sarmak ve ardından dönüşleri delikli bir açıyla sabitlemek yeterlidir.

Daha sonra boru hattıyla bağlantıyı sağlamak için borunun uçlarındaki dişler kesilmelidir. Montaj tamamlandıktan ve conta kontrol edildikten sonra evaporatör, uygun boyuttaki braketler kullanılarak çalışma odasının duvarına sabitlenmelidir.

Montajın tamamlanmasını bir uzmana emanet etmek daha iyidir. Montajın bir kısmı kendiniz yapılabilirken, bakır boruların lehimlenmesi ve soğutucu akışkanın pompalanması bir profesyonel tarafından yapılmalıdır. Pompanın ana kısmının montajı, ısıtma pillerinin ve bir ısı eşanjörünün bağlanmasıyla biter.

Bu sistemin düşük güçlü olduğuna dikkat edilmelidir. Bu nedenle ısı pompasının mevcut ısıtma sisteminin ek bir parçası haline gelmesi daha iyi olacaktır.

Adım #3 - harici bir cihazın düzenlenmesi ve bağlanması

En iyi ısı kaynağı bir kuyudan veya sondaj deliğinden gelen sudur. Asla donmaz ve kışın bile sıcaklığı nadiren +12 derecenin altına düşer. Bu tür iki kuyunun kurulması gerekli olacaktır.

Su bir kuyudan çekilerek evaporatöre verilecektir.

Yeraltı suyu enerjisi yıl boyunca kullanılabilir. Sıcaklığı hava koşullarından ve mevsimlerden etkilenmez

Prensip olarak sistem çalışmaya hazırdır, ancak tam özerkliği için, ısıtma devrelerindeki hareketli soğutucunun sıcaklığını ve freon basıncını kontrol eden bir otomasyon sistemi gerektirecektir.

İlk başta sıradan bir marş motoruyla idare edebilirsiniz, ancak kompresörü kapattıktan sonra sistemi çalıştırmanın 8-10 dakika içinde yapılabileceğini belirtmekte fayda var - bu süre sistemdeki freon basıncını eşitlemek için gereklidir.

Rüzgar jeneratörlerinin tasarımı ve kullanımı

Atalarımız rüzgar enerjisini kullanıyordu. O uzak zamanlardan beri prensipte hiçbir şey değişmedi.

Tek fark, değirmenin değirmen taşlarının yerini, kanatların mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir jeneratör ve bir tahrik almış olmasıdır.

Resim Galerisi

Ortalama yıllık rüzgar hızı 6 m/s'yi aşarsa, bir rüzgar jeneratörü kurmanın ekonomik açıdan karlı olduğu kabul edilir.

Kurulum en iyi şekilde tepelerde ve ovalarda yapılır; ideal yerler, çeşitli hizmetlerden uzakta, nehir kıyıları ve büyük su kütleleri olarak kabul edilir.

Rüzgar jeneratörleri hava kütlelerinin enerjisini elektriğe dönüştürmek için kullanılır; en verimli olduğu yerler kıyı bölgelerindedir.

Rüzgar jeneratörlerinin sınıflandırılması

Rüzgar jeneratörlerinin sınıflandırılması aşağıdaki temel parametrelere bağlıdır:

• Eksenin yerleşimine bağlı olarak şunlar olabilir: yatay. Yatay tasarım, rüzgarı aramak için ana parçayı otomatik olarak döndürme yeteneği sağlar. Dikey rüzgar jeneratörünün ana ekipmanı zeminde bulunur, bu nedenle bakımı daha kolaydır, dikey kanatların verimliliği ise daha düşüktür.
• Bıçak sayısına bağlı olarak ayırt edilirler. tek, çift, üç ve çok kanatlı rüzgar jeneratörleri. Çok kanatlı rüzgar jeneratörleri düşük hava akış hızlarında kullanılır ve dişli kutusu takılması gerektiğinden nadiren kullanılır.
• Bıçakların yapımında kullanılan malzemeye bağlı olarak bıçaklar farklı olabilir. yelkenli ve sert. Yelken tipi kanatların üretimi ve montajı kolaydır, ancak keskin rüzgarların etkisi altında hızla arızalandıkları için sık sık değiştirilmeleri gerekir.
• Vida adımına bağlı olarak, değiştirilebilir Ve sabit adımlar. Değişken bir adım kullanıldığında, rüzgar jeneratörünün çalışma hızı aralığında önemli bir artış elde etmek mümkündür, ancak bu, tasarımın kaçınılmaz bir komplikasyonuna ve ağırlığının artmasına yol açacaktır.

Rüzgar enerjisini elektrik analoguna dönüştüren her türlü cihazın gücü, kanatların alanına bağlıdır.

Rüzgar jeneratörlerinin çalışması pratik olarak klasik enerji kaynaklarına ihtiyaç duymaz. Yaklaşık 1 MW kapasiteli bir tesisin kullanılması 20 yılda 92.000 varil petrol veya 29.000 ton kömür tasarrufu sağlayacak

Rüzgar jeneratörü cihazı

Herhangi bir rüzgar türbini aşağıdaki temel unsurları içerir:

• Bıçaklar rüzgarın etkisi altında dönen ve rotorun hareketinin sağlanması;
• Jeneratör alternatif akım üreten;
• Bıçak Denetleyicisi pilleri şarj etmek için gerekli olan alternatif akımın doğru akıma dönüşmesinden sorumludur;
• Şarj edilebilir pil Elektrik enerjisinin birikmesi ve eşitlenmesi için gereklidir;
• Çevirici, tüm ev aletlerinin çalıştığı doğru akımın alternatif akıma ters dönüşümünü gerçekleştirir;
• Direk, hava kütlelerinin hareket yüksekliğine ulaşılıncaya kadar kanatları yerden kaldırmak gerekir.

Bu durumda jeneratör ve direk, rüzgar jeneratörünün ana parçaları olarak kabul edilir ve geri kalan her şey, sistemin bir bütün olarak güvenilir ve otonom çalışmasını sağlayan ek bileşenlerdir.

En basit rüzgar jeneratörünün bile devresi bir invertör, bir şarj kontrol cihazı ve piller içermelidir

Kendi kendine jeneratörden düşük hızlı rüzgar jeneratörü

Bu tasarımın kendi kendine üretim için en basit ve en erişilebilir olduğuna inanılıyor. Bağımsız bir enerji kaynağı haline gelebilir veya mevcut güç kaynağı sisteminin gücünün bir kısmını devralabilir.

Arabanızın jeneratörü ve aküsü varsa diğer tüm parçalar hurda malzemelerden yapılabilir.

Adım #1 - Rüzgar çarkı yapmak

Kanatlar, rüzgar jeneratörünün en önemli parçalarından biri olarak kabul edilir; çünkü kanatların tasarımı, kalan bileşenlerin çalışmasını belirler. Bıçak yapmak için kumaş, plastik, metal ve hatta ahşap gibi çeşitli malzemeler kullanılabilir.

Kanalizasyon plastik borularından kanatlar yapacağız. Bu malzemenin ana avantajları düşük maliyet, yüksek nem direnci ve işlenme kolaylığıdır.

Çalışma aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1. Bıçağın uzunluğu hesaplanır ve plastik borunun çapı gerekli çekimin 1/5'i kadar olmalıdır;
2. Bir testere kullanarak boru uzunlamasına 4 parçaya kesilmelidir;
3. Bir parça, sonraki tüm bıçakların üretimi için bir şablon haline gelecektir;
4. Boruyu kestikten sonra kenarlardaki çapakların zımpara kağıdı ile işlenmesi gerekir;
5. Kesilen bıçaklar önceden hazırlanmış bir alüminyum disk üzerine sağlanan sabitleme ile sabitlenmelidir;
6. Ayrıca değişiklikten sonra bu diske bir jeneratör eklemeniz gerekir.

Lütfen PVC borunun yeterince güçlü olmadığını ve kuvvetli rüzgarlara dayanamayacağını unutmayın. Bıçakların üretimi için en az 4 cm kalınlığında PVC boru kullanılması en iyisidir.

Bıçağın boyutu yükün büyüklüğünde önemli bir rol oynar. Bu nedenle bıçakların sayısını artırarak boyutunu küçültme seçeneğini düşünmek yanlış olmaz.

Rüzgar jeneratörünün kanatları, eksen boyunca 4 parçaya kesilmiş, 200 mm çapında ¼ PVC kanalizasyon borusundan bir şablona göre yapılmıştır.

Montajdan sonra rüzgar çarkı dengelenmelidir. Bunu yapmak için iç mekanda bir tripod üzerine yatay olarak monte etmeniz gerekir. Doğru montajın sonucu tekerleğin hareketsizliği olacaktır.

Bıçakların dönmesi meydana gelirse, yapıyı dengelemeden önce bunları aşındırıcı ile keskinleştirmek gerekir.

Adım #2 - Rüzgar jeneratörü direği yapımı

Direk yapmak için 150-200 mm çapında çelik boru kullanabilirsiniz. Direğin minimum uzunluğu 7 m olmalıdır Sahada hava kütlelerinin hareketinin önünde engeller varsa, rüzgar jeneratörü çarkı engeli en az 1 m aşan bir yüksekliğe kaldırılmalıdır.

Adam tellerini ve direği sabitlemek için kullanılan mandallar betonlanmalıdır. Gergi telleri olarak 6-8 mm kalınlığında çelik veya galvanizli kablo kullanabilirsiniz.

Direk destekleri rüzgar jeneratörüne ek stabilite sağlayacak ve büyük bir temel inşa etmeyle ilgili maliyetleri azaltacaktır; maliyetleri diğer direk türlerine göre çok daha düşüktür, ancak destek için ek alan gerekir

Adım #3 – Araç jeneratörünün yeniden donatılması

Modifikasyon yalnızca stator telinin geri sarılmasından ve neodim mıknatıslı bir rotor üretilmesinden ibarettir. Öncelikle mıknatısları rotor kutuplarına sabitlemek için gerekli delikleri açmanız gerekir.

Mıknatısların montajı alternatif kutuplarla gerçekleştirilir. İşin tamamlanmasının ardından manyetik boşluklar epoksi reçine ile doldurulmalı ve rotorun kendisi kağıda sarılmalıdır.

Bobini geri sararken jeneratörün verimliliğinin dönüş sayısına bağlı olacağını dikkate almanız gerekir. Bobin üç fazlı bir devrede tek yönde sarılmalıdır.

Bitmiş jeneratörün test edilmesi gerekiyor; doğru şekilde yapılan çalışmanın sonucu, jeneratörün 300 rpm'sinde 30 V okuma olacaktır.

Dönüştürülen jeneratör, tüm düşük hızlı rüzgar türbini sisteminin nihai kurulumundan önce nominal voltaj testi için hazırdır

Adım #4 - Düşük hızlı rüzgar jeneratörünün montajının tamamlanması

Jeneratörün dönme ekseni iki yatağın monte edildiği bir borudan yapılmış olup, kuyruk kısmı 1,2 mm kalınlığında galvanizli demirden kesilmiştir.

Jeneratörü direğe bağlamadan önce bir çerçeve yapmak gerekir, bunun için en uygun profil borudur. Sabitleme yapılırken direk ile bıçağa olan minimum mesafenin 0,25 m'den fazla olması gerektiği dikkate alınmalıdır.

Rüzgar akışının etkisi altında kanatlar ve rotor hareket ederek dişli kutusunun dönmesine ve elektrik enerjisi üretilmesine neden olur.

Sistemi çalıştırmak için rüzgar jeneratöründen sonra şarj regülatörü, bataryalar ve invertör takmanız gerekir.

Pil kapasitesi rüzgar jeneratörünün gücüne göre belirlenir. Bu gösterge rüzgar çarkının boyutuna, kanat sayısına ve rüzgar hızına bağlıdır.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Plastik kasalı güneş paneli imalatı, malzeme listesi ve iş prosedürü

Jeotermal pompaların çalışma prensibi ve genel bakış

Bir otojeneratörün yeniden donatılması ve kendi ellerinizle düşük hızlı bir rüzgar jeneratörü yapılması

Alternatif enerji kaynaklarının ayırt edici özelliği çevre dostu olmaları ve güvenlikleridir.

Tesislerin oldukça düşük gücü ve belirli arazi koşullarına bağlantıları, yalnızca geleneksel ve alternatif kaynaklardan oluşan birleşik sistemlerin etkin bir şekilde çalıştırılmasını mümkün kılmaktadır.

Eviniz ısı ve elektrik için alternatif enerji kaynakları kullanıyor mu? Rüzgar jeneratörünü kendiniz mi monte ettiniz veya güneş panelleri mi yaptınız? Lütfen deneyimlerinizi yazımızın yorumlarında paylaşın.

Enerji santralleri birbirine bağlanır ve bir bölgenin veya ülkenin elektrik şebekesine elektrik sağlar. Bu sistemden çeşitli kompozisyon, güç, çalışma modu ve diğer göstergelere sahip tüketiciler elektrik alıyor. Enerji sistemine böyle bir entegrasyon aşağıdakilere olanak tanır: Enerji santrallerinin toplam kurulu kapasitesinin azaltılmasına; farklı türdeki istasyonların olası manevraları nedeniyle yedek güç; genel yakıt tüketimini azaltmak; ek karşılıklı bağlantılar yoluyla tüketicilere güç kaynağının güvenilirliğini artırmak; Elektrik yüklerini çeşitli türdeki istasyonlar arasında en iyi şekilde dağıtarak elektrik üretiminin verimliliğini artırın.

Şekil 1.14.

Elektrik güç sistemine bağlı bir grup tüketicinin toplam elektrik yükü birçok faktöre bağlıdır: tüketicilerin bileşimi, güçleri, çalışma modu, kullanılan teknoloji ve ekipman, günün ve yılın saati, iklim koşulları vb. Bir endüstriyel bölgenin elektrik yükünün yaklaşık günlük programı Şekil 1.14'te sunulmaktadır. Sabit bir günlük (temel) yük P3 ile karakterize edilir; P3'ten P2'ye zayıf değişken (yarım tepe) yük; tepe yükü P1. Zamanın her anında, elektrik güç sisteminde (kayıplar dikkate alınarak) üretilen ve tüketilen güç arasında bir denge olmalıdır. Aksi takdirde, bir bütün olarak güç sisteminin çalışma modu ve bireysel unsurları acil hale gelebilir, hatta "çökme" noktasına kadar varabilir; tüm elektrik kaynaklarının ve tüketicilerinin birbirinden tamamen kesilmesi. Güç dengesinin korunabilmesi için santrallerde üretilen elektriğin düzenlenmesi ve değiştirilmesi gerekmektedir. Güç ünitelerinin farklı güç ve ataletleri, hem teknik hem de ekonomik açıdan belirli kullanım şekillerini belirler. Baz yük, en güçlü ve atalet enerji santralleri - nükleer enerji santralleri ve büyük termik santraller, eyalet bölgesi enerji santralleri tarafından karşılanmaktadır. Yarı pik yük, hidroelektrik santraller, pompalı depolamalı santraller ve termik santrallerin manevra kabiliyetine sahip üniteleri tarafından karşılanmaktadır. Pik yük, hidrojeneratörler, gaz türbini üniteleri ve kombine çevrim gaz türbini üniteleri tarafından sağlanır.

Bölgedeki enerji santrallerinin spesifik bileşimi, dikkate alınan yük dağıtım seçeneğini kısmen değiştirebilir ancak genel prensipler değişmeden kalır.

Alternatif enerji kaynaklarının kullanımı

Nüfus artışı, toplumun endüstriyel ve sosyal gelişimi, enerji üretiminde önemli bir artışı gerektirmektedir. Aynı zamanda, 21. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, bugün talep edilen enerjinin yaklaşık %80'ini sağlayan organik enerji kaynaklarının ciddi bir kıtlığı da oldukça gerçek hale gelecektir. Yakıt çıkarma ve taşımanın maliyeti sürekli artıyor ve bu süreç devam edecek çünkü... yeni birikintiler genellikle uzak, ulaşılması zor bölgelerde, oldukça derinlerde bulunur. Akaryakıt fiyatlarındaki yükseliş aynı zamanda petrol, gaz ve kömürün birçok sektör için önemli hammaddeler olmasından kaynaklanıyor ve “petrolle ısıtmak, banknotla ısıtmakla aynıdır” söylemi geçerliliğini kaybetmiyor.

Bu nedenle yenilenebilir ve çevre dostu olanlar da dahil olmak üzere yeni, alternatif enerji kaynağı türlerinin araştırılmasına yönelik çalışmalar yürütülmektedir. Bu gelişmelerin bazıları aşağıda tartışılmaktadır.

Manyetohidrodinamik (MHD) kurulumlar. Bu tesislerin çalışma prensibi, termal enerjinin doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesini mümkün kılar (Şekil 1.15). Güçlü bir manyetik alanda bulunan metal plakalar (1) arasından iyonize gaz jeti (2) geçirilir. Elektromanyetik indüksiyon yasasına uygun olarak, jeneratör kanalı içindeki elektrotlar ile dış devre arasındaki elektrik akımının akışına neden olan bir EMF indüklenir. MHD jeneratöründe hareketli parçaların bulunmaması, girişte 2550...2600 0C çalışma sıvısı sıcaklığına ulaşmayı ve %70...75 termal çevrim verimliliği sağlamayı mümkün kılar.

MHD kurulumları farklı şemalara göre çalışabilmektedir. Seçeneklerden biri kapalı çevrim nükleer reaktördür (Şekil 1.15.b.). Çalışma akışkanı (sezyum ilavesiyle argon veya helyum) bir nükleer reaktörde veya yüksek sıcaklıkta bir ısı eşanjöründe (3) ısıtılır ve hareketli plazmanın termal enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü MHD kanalına (4) girer. Yaklaşık 1500 0C sıcaklıktaki MHD kanalından çıkan gazlar, buhar türbini ünitesinin (6) çalışmasını sağlayan buhar jeneratörüne (5) girer. MHD döngüsü, gazı reaktöre geri döndüren kompresör (7) aracılığıyla kapatılır. veya ısı değiştirici 3.

Şekil 1.15.

a - MHD jeneratörünün çalışma prensibi; b - Nükleer reaktörlü MHD kurulumu.

Pilot endüstriyel MHD kurulumunun gücü 25 MW'tır. 500 MW'lık kurulum teknik geliştirme aşamasındadır. Bu süreçte MHD jeneratörlerinin uygulama hızını engelleyen bir takım zorluklar vardır: yüksek indüksiyonlu manyetik alanların yaratılması; 2400...2500 0C'ye kadar sıcaklıklarda yüksek plazma iletkenliğine ulaşılması; termo-ısıya dayanıklı malzemelerin oluşturulması; MHD kurulumu tarafından üretilen doğru akımdan ters çevrilmesi gereken alternatif akımın elde edilmesi. Bununla birlikte, MHD jeneratörlerinin geliştirilmesi ve uygulanması oldukça iyi beklentilere sahiptir.

Termonükleer tesisler. Bu tip endüstriyel tesislerin oluşturulması, gerekli miktarda enerjinin elde edilmesi sorununu neredeyse tamamen çözebilir. Termonükleer reaktörlerin başlangıç ​​yakıtı olan döteryum ve trityum izotoplarının Dünya üzerindeki kaynağı neredeyse sınırsızdır. Termonükleer reaksiyon sırasında muazzam enerji açığa çıkar. Bu, Güneş'te olduğu gibi bir hidrojen bombasının patlaması sırasında da olur. Böyle bir işlemi kontrol etmek için bir dizi koşulun sağlanması gerekir: 1 cm3 başına en az 1015 çekirdek yakıt yoğunluğu; sıcaklık 100...500?106 derece. Yakıtın bu durumu bir saniyeden kısa bir süre boyunca korunmalıdır.

Termonükleer reaktörün oluşturulmasına yönelik çalışmalar SSCB, ABD ve Japonya'da yoğun bir şekilde yürütüldü. Bazı olumlu sonuçlar elde edildi, örneğin Atom Enerjisi Enstitüsü'ndeki TOKOMAK kurulumu. I.V.Kurchatova. Ancak teknik ve bilimsel sorunlar henüz gerçek bir endüstriyel termonükleer tesisin oluşturulmasını mümkün kılmadı.

Güneş enerjisi santralleri. Dünya, Güneş'ten yılda 1017 W enerji almaktadır; bu, mevcut tüketimin 20.000 katıdır. Güneş enerjisinin termal enerjiye dönüştürülmesi doğaldır. Bu tür tesisler eski çağlardan beri insan tarafından kullanılmaktadır. Fotoselleri kullanarak güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmenin oldukça basit bir yolu da var. Bu nedenle birçok ülkede güneş enerjisi santrallerinin (GES) kurulmasına yönelik çalışmalar yürütülmektedir. Böyle bir enerji kaynağının çevresel temizliği ve yenilenebilirliği özellikle önemlidir. Bunun sonucunda son 50 yılda ABD, Avustralya, İtalya, Okyanusya ve diğer iklimsel olarak uygun bölgelerde onlarca güneş enerjisi santrali inşa edildi. SSCB'de 5 MW kapasiteli Kırım güneş enerjisi santrali inşa edildi ve Orta Asya'da toplam 200 MW kapasiteli bir istasyon tasarlandı.

Ancak güneş enerji santrallerinin termik santraller ve hidroelektrik santrallerle tam olarak rekabet etmesine henüz imkan vermeyen güneş enerjisi santrallerinin oluşturulması ve kullanılmasında önemli zorluklar bulunmaktadır. Bu, güneş ışınımının günün zamanına, yıla ve hava koşullarına bağlı olarak değişmesidir; Dünya yüzeyinde düşük radyasyon yoğunluğu; mevcut fotovoltaik hücrelerin yetersiz teknik özellikleri ve bunların bertaraf edilmesinin zorluğu. SEL kurulumlarının verimliliği şu anda yaklaşık %15'tir ve önemli kapasitelerin elde edilmesi, ekipmanın onlarca kilometrekarelik geniş alanlara yerleştirilmesi ve buna karşılık gelen malzeme tüketimi ile ilişkilidir. Ancak SELS'i iyileştirmeye yönelik çalışmalar devam ediyor.

Jeotermal istasyonlar (GeoTES). Bu tür istasyonlar enerji kaynağı olarak dünyanın iç ısısını kullanır. Jeotermal enerji santrallerinin ana türleri basınç altında sıcak su, buharlı su, kuru buhar veya gaz (petrotermal enerji) ile çalışır.

Ortalama olarak, Dünya'nın derinliklerinde her 30...40 m'de sıcaklık 1 0C artar ve 10...15 kilometre derinlikte 1000-1200 0C'ye ulaşır. Gezegenin bazı bölgelerinde yüzeyin hemen yakınında sıcaklık oldukça yüksek. Bu yerlerde güçlü sıcak yeraltı suları, buhar ve gaz akışı vardır. Jeotermal enerji santralleri burada bulunabilir. Örneğin ABD'deki Gayzer Vadisi'nde GeoTPP'nin toplam kapasitesi 900 MW, İtalya'daki Lardello GeoTPP'nin kapasitesi 420 MW, Yeni Zelanda'daki Wairaket istasyonunun kapasitesi ise 290 MW'tır. Oldukça güçlü jeotermal enerji santralleri Meksika, Japonya, İzlanda ve diğer ülkelerde faaliyet göstermektedir. Kamçatka'daki Rus jeotermal enerji santrali 5 MW kapasiteye sahip.

Çevre temizliği, Dünyanın yenilenebilir termal enerjisi ve tasarımın yeterli basitliği GeoTES'in şüphesiz avantajlarıdır.

Jeotermal istasyonların dezavantajları, ısının Dünya yüzeyine kaçtığı yere sıkı bağlantıları ve çalışma akışkanının basınç ve sıcaklık açısından sınırlı parametreleridir.

Gelgit enerji santralleri (TPP). Modern TPP'ler gel-git aşamasını kullanır, üniteleri (türbinler) tersinirdir ve su denizden körfeze veya tam tersi yönde hareket ettiğinde çalışır (Şekil 1.16). Bu tür tesisler türbin ve pompa modlarında çalışabilmektedir.

PES Rusya (Kislogubskaya, 400 kW), Japonya, Fransa ve diğer ülkelerde faaliyet göstermektedir. En güçlü TPP, Fransa'daki Rance Nehri'nin ağzında bulunmaktadır - 240 MW.

Şekil 1.16.

a - üstten görünüm; b - bölüm

VGP - en yüksek gelgit ufku; VGO - en yüksek gelgit ufku

Gelgit enerjisi çevre dostudur, yenilenebilirdir, yıllık ve uzun vadeli dönemlerde değişmez, ancak ay boyunca önemli ölçüde değişir ve gerekli rahatlama sağlandığı takdirde yalnızca deniz ve okyanus kıyılarındaki belirli coğrafi bölgelerde kullanılabilir.

Deniz enerjisi kullanan enerji santralleri. Denizlerde ve okyanuslarda dalgaların, akıntıların, sıcaklık ve tuzluluk değişimlerinin enerjisi elektriğe dönüştürülebilir. Çeşitli tipte dönüşüm tesisleri tasarlanmış ve test edilmiştir. Örneğin 80 MW'lık Coriolis türbini okyanus akıntılarını kullanan istasyonlar için tasarlandı.

Rüzgar enerjisi santralleri (RES). İnsanoğlu her zaman rüzgar enerjisinden yararlanmıştır. Bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek temelde çok basittir. SSCB'de zaten 20'li yıllarda 8 kW kapasiteli Kursk rüzgar santrali inşa edildi. Tek ünitede 1050 kW kapasiteye sahip dünyanın en büyük tesisi 1941'den beri ABD'de faaliyet gösteriyor.

Bununla birlikte, belirli avantajlara (ekolojik temizlik, yenilenebilirlik, basitlik ve düşük kullanım maliyeti) rağmen rüzgar enerjisinin, rüzgar santrallerinin inşasını sınırlayan önemli dezavantajları da vardır. Bu, rüzgar enerjisinin yoğunluğundaki büyük bir eşitsizlik, coğrafi, iklimsel, meteorolojik faktörlere vb. bağımlılıktır. Bu nedenle, şu anda yerel kullanım için sınırlı güce sahip rüzgar santralleri ekonomik olarak haklıdır.

Enerji santrallerinin gelişim dinamikleri için beklentiler

Küresel ve yerli enerji gelişiminin dinamikleri, yakın gelecekte termik santraller, nükleer santraller ve hidroelektrik santraller arasındaki mevcut dengenin yaklaşık olarak korunacağını gösteriyor. Bu durumda gaz-kömür stratejisine öncelik verilecek ve termik santrallerde akaryakıt kullanımı azaltılacak. Pek çok faktörden etkilenen dünya enerji fiyatları, bu stratejiyi değişen derecelerde ve farklı zaman aralıklarında ayarlayabilmektedir.

PGU ve GTU daha da geliştirilecek. Nispeten yeni alanlar arasında MHD kurulumları önceliklidir.

Çevre dostu yenilenebilir doğal kaynaklar kullanılarak geleneksel olmayan enerji (güneş, gelgit, jeotermal) gelişecektir. Termonükleer tesisler, termoelektrik, radyoizotop, termiyonik, elektrokimyasal jeneratörler ve diğer ünitelerin oluşturulması ve geliştirilmesine yönelik araştırma ve geliştirme çalışmaları devam edecek. Ayrı ve çok önemli bir çalışma alanı, her türlü yakıt ve enerji kaynağından, termal ve elektrik enerjisinden enerji tasarrufudur.